Delta Robot

1. พื้นฐานของเดลต้าโรบอท

เดลต้าโรบอท (Delta Robot) เป็นหุ่นยนต์ชนิดหนึ่งที่ออกแบบมาเพื่อการเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็วและแม่นยำในพื้นที่ขนาดเล็ก โดยมีโครงสร้างแบบขนาน (Parallel Mechanism) ซึ่งแตกต่างจากหุ่นยนต์แขนกลทั่วไปที่ใช้โครงสร้างแบบอนุกรม (Serial Mechanism) เดลต้าโรบอทถูกคิดค้นขึ้นครั้งแรกในช่วงปี 1980 โดย Raymond Clavel ที่สถาบันเทคโนโลยีแห่งสวิสเซอร์แลนด์ (EPFL)

โครงสร้างหลักของเดลต้าโรบอท

• แขนขนาน (Parallel Arms): เดลต้าโรบอทประกอบด้วยแขนหลายแขน (ปกติ 3 หรือ 4 แขน) ที่เชื่อมต่อระหว่างฐานบน (Fixed Base) และแพลตฟอร์มปลายทาง (End-Effector)
• ข้อต่อหมุน (Rotary Joints): ใช้สำหรับควบคุมการเคลื่อนไหวของแขนแต่ละข้าง
• ข้อต่อทรงกลม (Spherical Joints): เชื่อมต่อระหว่างแขนกับแพลตฟอร์มปลายทาง เพื่อให้สามารถเคลื่อนไหวได้อย่างอิสระ
• มอเตอร์: มักจะเป็นเซอร์โวมอเตอร์หรือสเต็ปปิ้งมอเตอร์ที่ติดตั้งอยู่ที่ฐานบน เพื่อลดภาระน้ำหนักในการเคลื่อนไหว

ลักษณะการทำงาน

เดลต้าโรบอททำงานโดยการเคลื่อนไหวของ แขนขนาน ทั้งหมดพร้อมกัน เพื่อปรับตำแหน่งและทิศทางของแพลตฟอร์มปลายทาง ซึ่งทำให้มันสามารถเคลื่อนไหวได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำในพื้นที่สามมิติ (X, Y, Z)

2. ประโยชน์ของการใช้งานเดลต้าโรบอท

เดลต้าโรบอทได้รับความนิยมอย่างมากในอุตสาหกรรมต่าง ๆ เนื่องจากมีข้อดีหลายประการ:

1. ความเร็วสูง: เดลต้าโรบอทสามารถเคลื่อนไหวได้รวดเร็วมาก เหมาะสำหรับงานที่ต้องการความเร็ว เช่น การหยิบและวาง (Pick-and-Place)
2. ความแม่นยำสูง: แม้ว่าจะเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็ว แต่เดลต้าโรบอทยังคงรักษาความแม่นยำในการทำงานได้ดี
3. น้ำหนักเบา: โครงสร้างที่เบาช่วยลดแรงเฉื่อยในการเคลื่อนไหว ทำให้ประหยัดพลังงาน
4. พื้นที่ใช้งานจำกัด: เหมาะสำหรับโรงงานที่มีพื้นที่จำกัด เนื่องจากเดลต้าโรบอทไม่ต้องการพื้นที่มากในการทำงาน
5. ความยืดหยุ่น: สามารถปรับเปลี่ยนเพื่อทำงานหลากหลายประเภท เช่น การบรรจุภัณฑ์ การตรวจสอบคุณภาพ หรือการประกอบชิ้นส่วน

ตัวอย่าง Python Code สำหรับควบคุม Delta Robot

import math

# กำหนดค่าพารามิเตอร์ของ Delta Robot
BASE_RADIUS = 100  # รัศมีของฐานบน (mm)
PLATFORM_RADIUS = 50  # รัศมีของแพลตฟอร์มปลายทาง (mm)
ARM_LENGTH = 150  # ความยาวของแขน (mm)

def inverse_kinematics(x, y, z):
    """คำนวณมุมของมอเตอร์จากตำแหน่ง (x, y, z)"""
    angles = []
    
    # ตำแหน่งของข้อต่อที่ฐานบน (Base Joints)
    base_joints = [
        (BASE_RADIUS * math.cos(math.radians(90)), BASE_RADIUS * math.sin(math.radians(90))),
        (BASE_RADIUS * math.cos(math.radians(210)), BASE_RADIUS * math.sin(math.radians(210))),
        (BASE_RADIUS * math.cos(math.radians(330)), BASE_RADIUS * math.sin(math.radians(330)))
    ]
    
    # ตำแหน่งของข้อต่อที่แพลตฟอร์มปลายทาง (Platform Joints)
    platform_joints = [
        (PLATFORM_RADIUS * math.cos(math.radians(90)), PLATFORM_RADIUS * math.sin(math.radians(90))),
        (PLATFORM_RADIUS * math.cos(math.radians(210)), PLATFORM_RADIUS * math.sin(math.radians(210))),
        (PLATFORM_RADIUS * math.cos(math.radians(330)), PLATFORM_RADIUS * math.sin(math.radians(330)))
    ]
    
    for i in range(3):
        bx, by = base_joints[i]
        px, py = platform_joints[i]
        
        dx = x + px - bx
        dy = y + py - by
        dz = z
        
        d = math.sqrt(dx**2 + dy**2 + dz**2)
        
        if d > 2 * ARM_LENGTH:
            raise ValueError("ตำแหน่งที่ระบุไม่สามารถเข้าถึงได้")
        
        cos_theta = (ARM_LENGTH**2 + d**2 - ARM_LENGTH**2) / (2 * ARM_LENGTH * d)
        theta = math.acos(cos_theta)
        
        angle = math.degrees(math.atan2(dy, dx) - theta)
        angles.append(angle)
    
    return angles